触控面板及其驱动方法、触控装置与流程

本技术涉及触控，特别是涉及一种触控面板及其驱动方法、触控装置。

背景技术：

1、触摸是人类最重要的感知方式，是人与机器进行互动的最自然的方式。触控装置发展至今己广泛用于个人计算机、智能电话、公共信息、智能家电、工业控制等众多领域。在目前的触控领域，主要有电阻式触控装置、光电式触控装置、声波式触控装置、平面电容式触控装置、投射电容式触控装置。

2、声波式触控装置是一种新型的人机交互方式，目前的声波触控技术中，声波发生器能发送一种高频声波并抵达盖板表面，当手指触及盖板时，触点上的声波发生反射，由于该反射的发生使盖板中声波的传播状态发生改变，使得声波接收器所接收的声波信号发生变化，声波接收器对声波信号进行处理并据此分析并计算出手指相较于盖板的坐标位置，基于手指的坐标位置，执行相应操作，以实现用户与终端之间的交互。随着穿戴式装置与可携式电子产品（如智能眼镜、智能手机、平板计算机及其他细长边框装置）的普及，设备边框或细长表面的交互操作需求日益提升。

3、然而，现有技术中的超声波触控面板存在难以应用于长条形的触控界面等诸多问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中的超声波触控面板存在难以应用于长条形的触控界面等诸多问题，提供一种触控面板及其驱动方法、触控装置。

2、根据本技术的第一方面，提供了一种触控面板，包括：

3、壳体，围设形成容纳空间，所述容纳空间由触控表面部、第一侧壁、背面部和第二侧壁依次连接而成；所述触控表面部和所述背面部相对设置，所述第一侧壁和所述第二侧壁在第一方向上相对设置，所述第一方向平行于所述触控表面部的延伸方向；

4、第一压电换能器，设置于所述容纳空间内、且与所述第一侧壁相邻；

5、波导介质板，设置于所述第一压电换能器与所述第二侧壁之间，所述波导介质板沿所述第一方向延伸；

6、第一声学耦合器，设置于所述第一压电换能器与所述波导介质板之间；

7、声学耦合层，设置于所述第一压电换能器、所述第一声学耦合器和所述波导介质板与所述触控表面部之间；

8、驱动电路结构，设置于所述波导介质板与所述背面部之间；

9、隔离结构，位于所述第一压电换能器、所述第一声学耦合器和所述波导介质板与所述驱动电路结构之间；

10、其中，所述第一压电换能器配置为发出第一超声波；所述第一压电换能器、所述第一声学耦合器和所述波导介质板协同配置，用于将所述第一超声波进行模态转换，于所述波导介质板内激发出沿所述第一方向传播的第一目标导波模态。

11、在一些实施方式中，在平行于所述第一方向上的截面中，所述第一声学耦合器呈三角形；

12、所述波导介质板在所述第一方向上的端面具有斜面，且所述斜面与所述第一声学耦合器的表面平行贴合。

13、在一些实施方式中，触控面板还包括：

14、第二压电换能器，设置于所述波导介质板与所述第二侧壁之间；

15、第二声学耦合器，设置于所述第二压电换能器与所述波导介质板之间；

16、其中，所述第一压电换能器与所述第二压电换能器在所述第一方向上相对设置；

17、所述第二压电换能器配置为发出第二超声波；所述第二压电换能器、所述第二声学耦合器和所述波导介质板协同配置，用于将所述第二超声波进行模态转换，于所述波导介质板内激发出沿所述第一方向传播的第二目标导波模态。

18、在一些实施方式中，在平行于所述第一方向上的截面中，所述第一声学耦合器和所述第二声学耦合器均呈三角形；

19、所述波导介质板在所述第一方向上的两端的端面均具有斜面，且分别与所述第一声学耦合器和所述第二声学耦合器的表面平行贴合。

20、在一些实施方式中，在平行于所述第一方向上的截面中，所述第一声学耦合器和所述第二声学耦合器均呈直角三角形；

21、所述直角三角形的斜边连接所述波导介质板的对应端面；

22、所述第一声学耦合器对应的所述直角三角形的一直角边连接所述第一压电换能器；

23、所述第二声学耦合器对应的所述直角三角形的一直角边连接所述第二压电换能器。

24、在一些实施方式中，所述直角三角形的斜边的法线与所述第一方向的锐角夹角为第一夹角θ，所述第一声学耦合器和所述第二声学耦合器的材料的体纵波相速度为vwedge，所述波导介质板的导波模态的轴向相速度为vwaveguide，所述第一夹角θ满足如下公式：

25、。

26、在一些实施方式中，所述波导介质板在垂直于所述第一方向上的厚度为1mm-2.5mm；

27、所述驱动电路结构包括驱动器，所述驱动器配置为提供驱动信号至所述第一压电换能器和所述第二压电换能器，所述驱动器的驱动频率为12mhz-15mhz。

28、在一些实施方式中，所述第一目标导波模态和所述第二目标导波模态分别为反对称基阶兰姆波a0模态、在所述波导介质板内部传播且满足所述波导介质板对称边界条件的准纵向导波模态中的至少一种。

29、在一些实施方式中，所述隔离结构的材料包括橡胶、泡棉、聚氨酯；和/或，

30、所述隔离结构包括空气间隙。

31、根据本技术的第二方面，基于同一申请构思，提供了一种触控面板的驱动方法，应用于上述中任一项所述的触控面板，所述触控面板的驱动方法包括：

32、获取第一压电换能器的发射脉冲的峰值时刻，将所述峰值时刻设定为时间零点t0；

33、在检测到外部对象触摸所述触控表面部的触摸点的条件下，从所述第一压电换能器的接收信号中提取一个反向散射特征回波或多个在时间轴上相互分离的反向散射特征回波，获取所述反向散射特征回波的包络峰值时间tn；

34、根据如下公式计算对应的所述触摸点沿所述第一方向的绝对坐标位置dn：

35、；

36、其中，vg为第一目标导波模态在波导介质板的设定厚度和工作频率下对应的群速度；tn为对应的所述反向散射特征回波的包络峰值时刻；所述绝对坐标位置dn以所述第一压电换能器的位置作为坐标原点；所述反向散射特征回波为所述第一目标导波模态经所述触摸点反向散射后形成的第一反向散射回波。

37、在一些实施方式中，还包括：

38、获取所述触控表面部中所述触摸点处在无触摸条件下，所述第一压电换能器接收的散射回波，并得到基准振幅f0；

39、获取所述触控表面部中所述触摸点在触摸条件下，所述第一压电换能器接收的所述散射回波，并得到第一振幅f1；

40、根据如下公式获得所述触摸点在触摸条件下的所述散射回波的振幅变化nad：

41、；

42、根据所述散射回波的振幅变化计算所述触摸点的外部触摸压力。

43、在一些实施方式中，驱动电路结构包括模拟前端和可变增益放大器，所述触控面板的驱动方法还包括：

44、通过所述模拟前端和所述可变增益放大器执行动态增益补偿，所述动态增益补偿包括对静态几何损耗和动态传播损耗分别进行补偿；

45、其中，所述静态几何损耗包括所述第一声学耦合器的材料损耗、所述第一声学耦合器的固定几何路径损耗，以及所述第一声学耦合器与所述波导介质板之间界面的穿透损耗，通过预设的初始基准增益补偿所述静态几何损耗；

46、所述动态传播损耗为所述第一目标导波模态在所述波导介质板内部传递的传递损耗，所述动态传播损耗通过有效衰减系数ac表征，散射回波的振幅衰减满足的指数衰减规律；根据导波传播的距离与时间关系2d=vg×tn，所述可变增益放大器施加随时间变化的时变增益曲线，以抵消所述波导介质板的传播衰减，其中，d为所述触摸点至所述第一压电换能器的距离。

47、在一些实施方式中，所述触控面板还包括：第二压电换能器，设置于所述波导介质板与第二侧壁之间；第二声学耦合器，设置于所述第二压电换能器与所述波导介质板之间；其中，所述第一压电换能器与所述第二压电换能器在第一方向上相对设置；所述第二压电换能器配置为发出第二超声波；所述第二压电换能器、所述第二声学耦合器和所述波导介质板协同配置，用于将所述第二超声波进行模态转换，于所述波导介质板内激发出沿所述第一方向传播的第二目标导波模态；

48、所述触控面板的驱动方法还包括：

49、第一探测周期，所述第一压电换能器发射第一超声波，所述第一超声波经模态转换形成所述第一目标导波模态；所述第一压电换能器接收所述第一目标导波模态对应的所述第一反向散射回波，且所述第二压电换能器同步接收所述第一目标导波模态对应的透射波信号；

50、第二探测周期，所述第二压电换能器发射第二超声波，所述第二超声波经模态转换形成所述第二目标导波模态；所述第二压电换能器接收所述第二目标导波模态对应的第二反向散射回波，且所述第一压电换能器同步接收所述第二目标导波模态对应的透射波信号；

51、其中，所述第一探测周期和所述第二探测周期交替进行。

52、根据本技术的第三方面，基于同一申请构思，提供了一种触控装置，包括上述中任一项所述的触控面板。

53、在一些实施方式中，所述触控装置为眼镜，所述眼镜包括第一镜框、第二镜框、第一镜腿和第二镜腿，所述第一镜框与所述第二镜框连接，所述第一镜腿连接所述第一镜框，所述第二镜腿连接所述第二镜框；

54、所述触控面板设置于所述第一镜腿和/或第二镜腿。

55、在一些实施方式中，所述触控装置还包括显示面板，所述触控面板设置于所述触控装置的侧端，且位于所述显示面板的端部的一侧。

56、在本技术实施例中，在第一方向上，第一压电换能器、第一声学耦合器和波导介质板依次设置于壳体围绕的容纳腔内。第一压电换能器配置为发出第一超声波；第一压电换能器、第一声学耦合器和波导介质板协同配置，用于将第一超声波进行模态转换，于波导介质板内激发出沿第一方向传播的第一目标导波模态。即，第一压电换能器配置为发出第一超声波，通过第一压电换能器、第一声学耦合器和波导介质板在第一方向上依次设置，使得第一压电换能器反复伸缩振动发出的第一超声波经过第一声学耦合器与波导介质板的接触界面后，转变/激发出沿第一方向传播的第一目标导波模态；第一目标导波模态可以为反对称基阶兰姆波模态、在波导介质板内部传播且满足波导介质板对称边界条件的准纵向导波模态中的至少一种。第一方面，第一超声波进行模态转换于波导介质板内激发出沿第一方向传播的第一目标导波模态，沿第一方向传播的第一目标导波模态可以在波导介质板于第一方向上传递较大距离，使得，可以在第一方向上形成较大长度的触控表面部，特别适用于长条形触控界面（特别是细长形的触控界面）时，细长的波导介质板中可以避免多模态混迭、讯号判读困难及多点分辨能力不足的问题，从而可以提升触控精度。第二方面，第一压电换能器、第一声学耦合器和波导介质板依次设置于壳体围绕的容纳腔内，不需要像传统技术中的斜向贴合于外部楔块斜面上，不会存在斜向贴合导致的动态机械应力下容易失效的问题。本技术实施例具有上述至少一个方面的有益效果。